用于提取和分析有效无线电信号的系统

摘要

本发明公开一种用于提取和分析感兴趣的无线电信号的系统。该系统包括N个通道，其中N为整数。每一个通道Vi包括链接到用于传输数字信号SNi的模拟信号数字获取设备的接收机。每一个通道Vi包括多相位滤波器组、通过所述多相位滤波器组从由所述模拟信号数字获取设备发射的数字信号SNi中提取一个或多个提取的数字信号SEi。所述提取的数字信号SEi与从所述模拟信号数字获取设备接收的所述数字信号SNi相比具有较小的频率带宽。所述系统包括至少一个提取的数字信号分发设备，该提取的数字信号分发设备适合于从所述多相位滤波器组接收所述提取的数字信号SEi并且将来自所述多相位滤波器组的所述提取的数字信号SEi分发到一个或多个处理和存储单元。所述处理和存储单元适合于对所接收的数字信号进行分析、特征化和存储。特别地，本发明应用于对无线电发射进行实时或延时无线电监视的系统。

权利要求

1.一种用于提取和分析感兴趣的无线电信号的系统，该系统包括N个通道，其中N为整数，每一个通道(Vi)包括链接到用于传输数字信号SNi的模拟信号数字获取设备(2i)的接收机(1i)，其特征在于，每一个通道(Vi)包括多相位滤波器组(10i)，通过所述多相位滤波器组(10i)从由所述模拟信号数字获取设备(2i)发射的数字信号SNi中提取一个或多个提取的数字信号SEi，与从所述模拟信号数字获取设备(2i)接收的所述数字信号SNi相比，所述提取的数字信号SEi中的每个具有较小的频率带宽，所述系统包括至少一个提取的数字信号分发设备(11)，所述提取的数字信号分发设备(11)适合于：从所述多相位滤波器组(10i)接收所述提取的数字信号SEi；并且

将来自所述多相位滤波器组(10i)的所述提取的数字信号SEi分发到一个或多个处理和存储单元(12)，所述处理和存储单元(12)适合于对所接收的数字信号进行分析、特征化和存储。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通道(Vi)包括用于选择感兴趣的频带的设备(3i)，对于所述通道(Vi)，所述用于选择感兴趣的频带的设备(3i)适合于将通过所述模拟信号数字获取设备(2i)传输的所述数字信号SNi减小到所述感兴趣的频带，所述感兴趣的频带由几个不相交的子带组成。

3.根据权利要求1到2中任何一项所述的系统，其特征在于，每一个多相位滤波器组(10i)对从所述模拟信号数字获取设备(2i)输出的数字信号SNi执行系统且连续的处理操作。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述提取的数字信号分发设备(11)选择所述处理和存储单元(12)中之一，其中必须根据所述处理和存储单元(12)的功能专门化和/或可用性来将所述提取的数字信号SEi传输到所述处理和存储单元(12)。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述提取的数字信号分发设备(11)选择所述提取的数字信号SEi并且在将其传输到所述处理和存储单元(12)之前，将所述提取的数字信号SEi一起成组到分组中，所述分组是根据资源和可用的物理媒介构建的。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括在所述处理和存储单元(12)中的存储设备允许在可参数化的时间段上将数据保留在存储器中并且随后根据并行执行的处理操作的需求而允许对这些数据进行重新读取。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多相位滤波器组(10i)和/或所述提取的数字信号分发设备(11)包括在一个或多个可编程逻辑组件中。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述提取的数字信号分发设备(11)是IP交换机。

说明书

用于提取和分析有效无线电信号的系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于提取和分析感兴趣的无线电信号的系统，即与谱中的一个或多个给定使用相对应的信号。特别地，本发明应用于对无线电发射进行实时、限时或延时无线电监视的系统。

背景技术

[0002] 在射频发射的无线电监控领域，特别是在谱控制应用中，存在有其结构适合于对宽带谱中存在的感兴趣的信号进行实时或延时处理的系统，即根据所观察的频率范围在几千赫兹和几百兆赫兹之间的信号。这些无线电监控系统的主要目的在于对由该谱中存在的信号的全部或部分所承载的信息进行分析和提取，例如频率调制的无线电信号或者其它移动电话信号。设计这些无线电监控系统以在变化的频率范围内工作，例如HF、VHF、UHF和SHF。

[0003] 无线电监控系统包括用于获取无线电信号以及将模拟类型的无线电信号转换为数字信号的各种设备。因此，无线电监控系统使用离散部件用于模拟数字转换，然后可能还具有允许波带减小和频率变换的数字部件，该数字部件被称为“数字变频器”，其允许对宽带谱中感兴趣的信号进行提取。

[0004] 无线电监控系统还包括用于处理和分析无线电信号的设备，使其能够对所谓的感兴趣的信号进行识别、提取和特征化。为此目的，无线电监控系统使用检测器以展现无线电发射信号和数字计算装置的存在。

[0005] 无线电监控系统必须应对频谱的日益增加的变化和日益增加的广大范围。特别地，用于处理和分析无线电信号的设备结构必须能够响应于系统处理的需求，即在日益增加的宽频带上没有明显的信息丢失。而且，无线电监控系统必须能够提取和处理分发在这些宽频带上的窄带信号。

[0006] 目前，使用用于频率变换和滤波的离散部件的无线电监控系统由模拟数字转换器的带宽和通过硬件结构限定的实现为仅允许固定数量的信号进行并行处理的离散部件的数量而受到固有的限制。此外，当前技术严重依赖于可用的硬件资源。

发明内容

[0007] 本发明的主要目的在于解决上述问题。为此目的，本发明的主题主要是一种用于提取和分析感兴趣的无线电信号的系统，该系统包括N个通道，N为整数。每一个通道Vi包括链接到用于传输数字信号SNi的模拟信号数字获取设备的接收机。每一个通道Vi包括多相位滤波器组，通过该多相位滤波器组从由模拟信号数字获取设备发射的数字信号SNi中提取一个或多个提取的数字信号SEi。提取的数字信号SEi与从模拟信号数字获取设备接收的数字信号SNi相比分别具有较小的频率带宽。该系统包括至少一个提取的数字信号分发设备，该提取的数字信号分发设备适合于从多相位滤波器组接收提取的数字信号SEi并且将来自多相位滤波器组的提取的数字信号SEi分发到一个或多个处理和存储单元。该处理和存储单元适合于对所接收的数字信号进行分析、特征化和存储。

[0008] 在一个实施例中，通道Vi包括用于选择感兴趣的频带的设备，对于所述通道(Vi)，该用于选择感兴趣的频带的设备适合于将由模拟信号数字获取设备传输的数字信号SNi减小到感兴趣的频带。该感兴趣的频带可以由几个不相交的子带组成。

[0009] 每一个多相位滤波器组可以对从模拟信号数字获取设备输出的数字信号SNi执行系统而连续的处理操作。

[0010] 有利的是，提取的数字信号分发设备选择所述处理和存储单元之一，其中必须根据该处理和存储单元的功能专门化和/或可用性而将提取的数字信号SEi传输到该处理和存储单元。

[0011] 在另一实施例中，提取的数字信号分发设备选择所述提取的数字信号SEi并且在将其传输到处理和存储单元之前将这些提取的数字信号一起成组到分组中，根据所述资源和可用物理介质而构造所述分组。

[0012] 有利的是，包括在处理和存储单元中的存储设备在可参数化的时间段上允许将数据保留在存储器中，并且随后根据并行执行的处理操作的需求而允许对这些数据进行重新读取。

[0013] 在特定的实施例中，多相位滤波器组和/或提取的数字信号分发设备包括在一个或多个可编程逻辑器件中。提取的数字信号分发设备还可以是IP交换机。

[0014] 所述系统例如可以用于将无线电信号组转换为在互联网类型的数字网络上重新传输的数据流或者将频分复用信号转换为时分复用信号。该系统还可以用于实现与多天线通信系统相关的处理操作和/或与高分辨率测向术(gononiometry)相关的处理操作。

[0015] 本发明具有如下显著的优点：其使在给定时刻进行处理的通道数量不局限于本发明的硬件结构成为可能，而该通道数量只局限于到计算资源的通信通道的带宽以及这些资源的处理能力。

附图说明

[0016] 本发明的其它特征和优点将通过下面参照附图给出的说明而变得明显。在附图中：

[0017] 图1为根据现有技术的无线电监控系统；

[0018] 图2为根据本发明的用于提取和分析宽频带上感兴趣的无线电信号的系统的示例性结构，其尤其适用于无线电监控。

具体实施方式

[0019] 图1为根据现有技术的无线电监控系统。无线电监控系统的目的在于检测、提取和特征化在给定地理区域上的所谓感兴趣的信号。为此目的，无线电监控系统包括多个接收机11……1n，其能够以模拟形式接收代表无线电监控系统的无线电环境的信号。这些接收机11……1n通常是耦合到频率变换和滤波级的天线或更通常的天线阵列。根据现有技术的无线电监控系统可以包括N个通道，其中N是整数，接收机11……1n的数量n等于N。

[0020] 因而，对于每一个通道Vi，i是包括在区间[1…N]中的整数，对应有接收机1i、模拟信号数字获取设备2i、用于选择感兴趣的频带的设备3i以及信号处理单元4i。每一个接收机1i传输模拟信号SAi。然后通过模拟信号数字获取设备2i将该模拟信号SAi转换为数字信号i。特别地，模拟信号数字获取设备2i例如包括用于此目的的模拟数字转换器类型的部件。由模拟信号数字获取设备2i产生的该数字信号例如是根据接收机1i和模拟数字转换器2i的特征而选择其频带B的数字信号。因此，该数字信号可以通过用于选择感兴趣的频带的设备3i而被局限于与感兴趣的频带BI相对应的数字信号，该感兴趣的频带BI比频带B更减小(BI＜B)，适合于无线电监控系统的需求和/或计算能力。可以将该感兴趣的频带BI分离为一组与感兴趣的信号具有相同宽度的x个更窄的频带。用于选择感兴趣的频带的设备包括用于频率变换和滤波的x个分立数字部件。该数量x是固定的并且通过硬件结构限定。然后，将局限于感兴趣的频带的x个数字信号传输到信号处理单元4i，该信号处理单元4i将检测、分析和特征化存在于x个传输的数字信号中的要素以强调相关的要素。

[0021] 每一个通道Vi专用于电磁环境的给定频带的分析。N个通道Vi的每一个可以专用于对于每一个通道Vi感兴趣的不同的频带，或者相反地，可以耦合几个通道Vi，即，使几个通道Vi一致，从而允许类似传统的或高分辨率无线电测向术(radiogoniometry)、空间滤波、资源分离等的多通道处理操作。因此，对于给定的通道Vi，该无线电监控系统的分析能力本质上局限于模拟信号数字获取设备2i的模拟数字转换器的带宽以及通过用于选择感兴趣的频带的设备3i实现的离散部件的数量x。因此，根据现有技术的无线电监控系统仅允许固定数量的感兴趣的信号的并行处理，即由每一个通道Vi的硬件结构以及信号的数量N限定的N×x。进而可以看出，根据现有技术的无线电监控系统在设备2i、3i和4i级别处严重依赖于可用的硬件资源。

[0022] 图2示出了根据本发明的用于提取和分析宽频带上感兴趣的无线电信号的系统的示例性结构，其尤其适合于无线电监控。与已经在其它图中出现的相同元件使用相同的参考标记。根据本发明的用于提取和分析感兴趣的无线电信号的系统包括N个通道，其中N为整数，每一个通道Vi(i为包括在区间[1……N]中的整数)包括接收机1i、用于频带B的模拟信号数字获取设备2i以及用于选择感兴趣的频带BI的设备3i，对于给定通道Vi，该用于选择感兴趣的频带的设备3i适合于将通过模拟信号数字获取设备2i传输的数字信号减小到感兴趣的频带。该感兴趣的频带BI可以由几个不相交的子带组成。每一个通道Vi还包括多相位滤波器组10i。通过多相位滤波器组10i接收的信号是宽频带BI的数字信号SNi，该宽频带BI可能由几个子带组成。多相位滤波器组10i对从用于选择感兴趣的频带BI的设备3i输出的数字信号SNi执行系统而连续的处理操作。多相位滤波器组10i对整个感兴趣的频带执行连续的处理操作。多相位滤波器组10i显著地将与感兴趣的频带BI相对应的数字信号SNi分离为p个一致的提取的数字信号SEi，其中p为整数，该p个一致的提取的数字信号SEi的频带b与输入与到多相位滤波器组10i的数字信号SNi相比被减小，从而满足如下关系：

[0023] BI＝p×b。

[0024] 根据多相位滤波器组10i的结构，可以使用主要依赖于多相位滤波器组10的参数的受控降级来重新构建原始宽带信号的全部或部分。设计通过多相位滤波器组10i接收的数字信号SNi到几个提取的数字信号SEi的转换，以使得该降级不影响下游实现的处理操作。

[0025] 在一个实施例中，多相位滤波器组10i特别地在实时系统的情况下包括一个或多个FPGA或ASIC类型的可编程逻辑器件，或者在限时或延时处理操作的情况下包括通用处理器。

[0026] 该系统包括考虑到系统的N个通道的提取的数字信号分发设备11。然后在多相位滤波器组10i级别处将提取的数字信号SEi传输到提取的数字信号分发设备11。根据需求和终端应用，对提取的数字信号分发设备11进行编程以选择感兴趣的提取的数字信号SEi并且将其分发到处理和存储单元12。因此，提取的数字信号分发设备11选择处理和存储单元12之一，其中必须根据所述处理和存储单元(12)的功能专门化和/或可用性而将所述提取的数字信号SEi之一传输到所述处理和存储单元(12)。因而，如果处理和存储单元12不再具有足够的资源(例如计算或存储)，则提取的数字信号分发设备11可以进行重新配置以将该处理操作分发给具有必要资源的其它单元。提取的数字信号分发设备11还可以在传输提取的数字信号SEi之前将该提取的数字信号SEi一起成组到分组中，以优化将该提取的数字信号分发设备11连接到处理和存储单元12的链路的带宽和占用率。

[0027] 处理和存储单元12例如是个人计算机类型(PC)的传统计算机，从而与用于信号处理的专用机器(例如数字信号处理器)相比能够显著地优化该方案的成本/性能比。这些比输入到多相位滤波器组10i的数字信号窄的提取的数字信号SEi然后可以通过处理和存储单元12进行并行处理，该处理和存储单元12可以是普通的计算资源。

[0028] 作为非限制性示例，处理和存储单元12可以对一个或多个无线电信号执行至少一种信号处理任务，用于发射检测、分隔、调制识别、波形识别、测向术、位置、束成型、固定频率发射的解调、时分和频分复用发射的解调、“UIT”类型的技术测量、在可参数化的时间段上的信号缓冲、窄带和/或宽带信号的记录等。

[0029] 提取的数字信号分发设备11根据可设想的应用，经由通信通道在处理单元上分发从多相位滤波器组10i输出的提取的数字信号SEi。因而，根据通信媒介，各种处理和存储单元11的物理位置因此并不是唯一的。处理和存储单元12因此可以分配在根据需要而分离几十米到几千公里的几个不同的地理区域上。提取的数字信号分发设备11还将处理和存储单元12与包括在根据本发明的系统中的其它元件分离，其中根据本发明的系统用于提取和分析宽频带上感兴趣的无线电信号。因而，处理和存储单元12可以在物理上与该系统的其它元件分离。

[0030] 此外，提取的数字信号分发设备11对于根据本发明的系统中所包括的N个通道组共用。因此，可以在通道组之间共用该通道组之间可用的计算和存储资源，并且因而显著地改善系统的可用性。该系统还可以调整处理资源以适合感兴趣的发射数量。因而，根据需求，如果操作需求证明其是正当的，则可以很容易地添加普通的处理和存储单元12。

[0031] 提取的数字信号分发设备11可以借助于IP交换机(或公知的“以太网交换机”)或者在一个或多个FPGA或ASIC类型的可编程逻辑器件中实现，该提取的数字信号分发设备11可能与多相位滤波器组10处于相同的可编程逻辑器件中。

[0032] 根据本发明的系统使用将在宽频带上分发的信号分离为p个较窄频带的信号的多相位滤波器组10i。根据分发设备11的结构，处理和存储单元11因此可以使用依赖于滤波器组10i的参数的受控降级来重构具有宽频带的原始信号的全部或部分。而且，通过组合系统的k个通道组(K≤N)的滤波器组10i的较窄频带的信号，处理和存储单元11可以重构其带宽比通过单个滤波器组10i处理的感兴趣的带宽BI大K倍的宽带信号。

[0033] 根据本发明的系统尤其适合于根据对窄带信号的兴趣来选择窄带信号，用于在处理和存储资源上以分组的形式广播信号、用于在流中处理通过处理资源接收的信号的分组、用于访问存储区域或缓冲存储器以提取先前存储的信号、用于以这些窄带信号为基础重新生成宽带信号的全部或部分以及用于对这些重新生成的数据执行信号处理操作。

[0034] 根据本发明的系统能够用于通过谱控制主体来控制频带到操作者的分发。还可以实现根据本发明的系统以将射频信号组转换为例如在互联网类型的网络上重新传输的数据流。根据本发明的系统还可以用于将频分复用(或公知的频分多址)信号转换为时分复用(或公知的时分多址)信号。根据本发明的系统还可以用于实现与多天线(或公知的多输入多输出)通信系统相关的操作，或者以其它方式位于用于高分辨率测向术的处理操作的框架内。